壓水堆核電站控制(第一章)

1、華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院教材壓水堆核電站控制華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院參考書：書名: 核反應(yīng)堆控制作者: 張建民編著出版社: 西安交通大學(xué)出版社出版日期: 2002-06-30出版地:西安簡(jiǎn)介: 本書在論述自動(dòng)控制基本理論的基礎(chǔ)上，介紹了核反應(yīng)堆控制的一般概念，核反應(yīng)堆的動(dòng)力學(xué)模型以及在時(shí)間域和頻率域?qū)Ψ磻?yīng)堆及其控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性的分析方法。特別著重介紹了壓水堆核電廠功率分布控制及控制系統(tǒng)，并簡(jiǎn)要介紹了其他類型動(dòng)力

2、堆的控制系統(tǒng)。最后介紹了離散時(shí)間控制系統(tǒng)的描述和分析方法以及核電廠的計(jì)算機(jī)控制。華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院參考書：書名: 壓水堆核電廠的運(yùn)行 作者: 朱繼洲 編 出版社: 原子能出版社 內(nèi)容提要:本書在系統(tǒng)全面地介紹大型壓水堆核電廠一、二回路主輔系統(tǒng)、專設(shè)安全設(shè)施及上述系統(tǒng)主要設(shè)備的功能、組成、運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)論述了堆核電廠的調(diào)試啟動(dòng)、正常運(yùn)動(dòng)與維護(hù)、事故時(shí)的安全性和運(yùn)行管理等方面的基本問(wèn)題。（圖書館讀秀上有電子全文） 大亞灣核電站運(yùn)行教程，濮繼龍編著，原子能出版社華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大

3、學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院參考書： 書名:電廠熱工自動(dòng)控制與保護(hù) 作者:王付生 出版社:中國(guó)電力出版社 定價(jià):24 頁(yè)數(shù):234 出版日期:2005-7-1 書名:核電站計(jì)算機(jī)控制作者:(日)須田信英著ISBN:發(fā)行地:北京出版社:原子能出版社出版時(shí)間:1983華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院參考書： 書名:核動(dòng)力反應(yīng)堆儀表和控制系統(tǒng)手冊(cè)作者:(美) Harrer,J.H., Beckerley,J.G. 著ISBN號(hào): 出版地:北京出版社:原子能出版社出版時(shí)間:19

4、83.1 書名:核反應(yīng)堆及動(dòng)力廠的自動(dòng)控制作者:. 舒爾茨著發(fā)行地: 北京出版社:中國(guó)科學(xué)院原子核科學(xué)委員會(huì)編輯委員會(huì) 華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院 先修課程：復(fù)變函數(shù)與積分變換、自動(dòng)控制理論、核反應(yīng)堆物理分析、核反應(yīng)堆熱工分析、核電廠系統(tǒng)與設(shè)備、核反應(yīng)堆儀表 課程性質(zhì)、目的和任務(wù)該課程主要針對(duì)壓水堆講授核反應(yīng)堆控制和保護(hù)的基本知識(shí)。在簡(jiǎn)要介紹自動(dòng)控制基本知識(shí)和術(shù)語(yǔ)，壓水堆的動(dòng)態(tài)特性、控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，著重介紹900MW級(jí)壓水堆核電站的控制技術(shù)，包括核島控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、分析計(jì)算方法和運(yùn)行控制等?？?/p>

5、制系統(tǒng)是保證核電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要系統(tǒng)。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握核反應(yīng)堆和核電廠控制的理論基礎(chǔ)，使學(xué)生掌握核反應(yīng)堆和核電廠中各種控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及控制性能分析的方法，為學(xué)員將來(lái)在堆上運(yùn)行以及在相關(guān)領(lǐng)域的研究打下良好的基礎(chǔ)。 華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電

6、力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院凝結(jié)水泵給水泵汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)燃料廠房電氣廠房加熱器華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院壓水堆核電站控制概述壓水堆核電站組成壓水堆核電站(PWR NPP)的組成 核島(nuclear island)：一回路系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)、專設(shè)安全設(shè)施和廠房，核島利用核能產(chǎn)生蒸汽； 常規(guī)島(conventional island)：二回路系統(tǒng)及其輔助系

7、統(tǒng)和廠房，常規(guī)島利用蒸汽產(chǎn)生電能。壓水堆(pressurized water reactor)結(jié)構(gòu)：1. 燃料棒(Fuel Rod)：UO2燃料芯塊(fuel pellet)（低濃縮235U制成）4Zr合金包殼(Cladding)2. 燃料組件(fuel assembly): 1717燃料棒、控制棒導(dǎo)向管(control rod guide tube )、中子測(cè)量通道華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院3. 堆芯(core)：157盒燃料組件4. 慢化劑(moderator)和冷卻劑(coolant)：輕水(light water)5. 反應(yīng)堆控制手段：調(diào)節(jié)53個(gè)控制棒組件

8、(Control Rod Assembly)的位置和調(diào)節(jié)慢化劑中的硼酸濃度(boric acid concentration)華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院入口管下降段下腔室堆芯支撐板堆芯下柵格板堆芯堆芯上柵格板上腔室出口管旁路流量：1. 壓力容器內(nèi)壁吊籃噴嘴壓力容器出口管；2. 堆芯輻板3. 導(dǎo)向筒支撐板法蘭流水孔頂蓋空間3. 控制棒導(dǎo)向管華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院壓水堆核電站工藝流程圖華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)

9、核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院堆芯冷卻回路蒸汽發(fā)生器主泵堆芯堆芯熱量冷卻劑升溫蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽冷卻劑降溫溫 蒸汽汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電冷凝器給水泵給水加熱器蒸汽發(fā)生器二次側(cè)華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院 什么是控制？ 為什么要控制？ 控制哪些過(guò)程或參數(shù)？ 為什么要采用自動(dòng)控制？ 如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制?華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院壓水堆核電站控制系統(tǒng)框圖華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院變送器 transmitter 輸出為標(biāo)準(zhǔn)

10、信號(hào)的傳感器。這個(gè)術(shù)語(yǔ)有時(shí)與傳感器通用。 變送器種類很多,總體來(lái)說(shuō)就是由變送器發(fā)出一種信號(hào)來(lái)給二次儀表使二次儀表顯示測(cè)量數(shù)據(jù)。 將物理測(cè)量信號(hào)或普通電信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出或能夠以通訊協(xié)議方式輸出的設(shè)備。一般分為：溫度/濕度變送器、壓力變送器、差壓變送器、液位變送器、電流變送器、流量變送器等。華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院執(zhí)行機(jī)構(gòu) actuator 對(duì)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)最廣泛的定義是：一種能提供直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，它利用某種驅(qū)動(dòng)能源并在某種控制信號(hào)作用下工作。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用液體、氣體、電力或其它能源并通過(guò)電機(jī)、氣缸或其它裝置將其轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)作用?；镜膱?zhí)行機(jī)構(gòu)用于把閥門

11、驅(qū)動(dòng)至全開或全關(guān)的位置。用與控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠精確的使閥門走到任何位置。盡管大部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是用于開關(guān)閥門，但是如今的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了簡(jiǎn)單的開關(guān)功能，它們包含了位置感應(yīng)裝置，力矩感應(yīng)裝置，電極保護(hù)裝置，邏輯控制裝置，數(shù)字通訊模塊及PID控制模塊等，而這些裝置全部安裝在一個(gè)緊湊的外殼內(nèi)。 華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院控制器 controller 按預(yù)定目的產(chǎn)生控制信息的儀器或成套裝置。自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制的核心部分?？刂破髟陂]環(huán)控制系統(tǒng)中接受來(lái)自受控對(duì)象的測(cè)量信號(hào)，按照一定的控制規(guī)律產(chǎn)生控制信號(hào)推動(dòng)執(zhí)行器工作，完成閉環(huán)控制，稱為調(diào)節(jié)器；用于開環(huán)控制系統(tǒng)的控制

12、器稱為順序控制器，它按照預(yù)定的時(shí)間順序或邏輯條件順序推動(dòng)執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制。控制器按所用信號(hào)形式分為模擬調(diào)節(jié)器和數(shù)字控制器。數(shù)字控制器又分為順序控制器和數(shù)字調(diào)節(jié)器。人們還把手動(dòng)控制機(jī)構(gòu)稱為控制器 ?？刂破鞯膽?yīng)用不僅限于生產(chǎn)過(guò)程，在日常生活中也廣泛應(yīng)用控制器，如霓虹燈的時(shí)序開關(guān)、洗衣機(jī)和電風(fēng)扇的定時(shí)器等，都屬于順序控制器。華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院n控制系統(tǒng)(control system)即是用來(lái)改變系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以執(zhí)行電廠所要求的功能的手段，既可改變系統(tǒng)和設(shè)備的狀態(tài)（瞬態(tài)），也可維持系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)在某一制定的范圍內(nèi)（穩(wěn)態(tài)）。壓水堆核電站控制系統(tǒng)組成華北

13、電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院n核島控制系統(tǒng)反應(yīng)堆冷卻劑平均溫度控制系統(tǒng)(R棒組，黑棒組) Coolant Average Temperature Control反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)(N1、N2、G1、G2棒組，灰棒組)軸向功率分布控制(Axial Power Distribution Control、Axial offset control )Reactor Power Control System硼酸濃度控制系統(tǒng)Boron Concentration Control System (Boron regulation system)穩(wěn)壓器壓力和水位控制系統(tǒng)Pressuri

14、zer Level & Pressure Control System蒸汽發(fā)生器水位控制系統(tǒng)Steam Generator Level Control System壓水堆核電站控制系統(tǒng)組成華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院n常規(guī)島控制系統(tǒng)大氣蒸汽排放控制系統(tǒng)Atmosphere steam dump control system汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（負(fù)荷控制系統(tǒng)）Steam Turbine Speed Governor System(Turbine Governing)冷凝器蒸汽排放控制系統(tǒng)Condenser steam dump control system給水流量控

15、制系統(tǒng)Feedwater flow control system汽動(dòng)泵速度控制系統(tǒng)Turbine-driven pumb speed control電動(dòng)泵速度控制系統(tǒng)Motor driven pump speed control發(fā)電機(jī)電壓控制系統(tǒng)Generator voltage control system華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院n閉鎖系統(tǒng)（聯(lián)鎖系統(tǒng)） block signal systemn監(jiān)測(cè)系統(tǒng) monitoring system核功率測(cè)量系統(tǒng) nuclear power measurement system過(guò)程參數(shù)測(cè)量系統(tǒng) process parame

16、ter measurement system放射性測(cè)量系統(tǒng) radioactive measurement system 華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院n反應(yīng)堆控制系統(tǒng)(reactor control system) 用于反應(yīng)堆控制的設(shè)備、部件和材料的總稱。包括：反應(yīng)堆核測(cè)量系統(tǒng)(reactor nuclear measurement system)、反應(yīng)堆熱工測(cè)量系統(tǒng)、反應(yīng)堆功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)(reactor power regulating system)、反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)(reactor protection system)、特殊電源、邏輯控制線路和有關(guān)儀器儀表等。用以

17、保證反應(yīng)堆啟動(dòng)、運(yùn)行和停堆能安全地進(jìn)行，并滿足各項(xiàng)運(yùn)行的要求?，F(xiàn)代反應(yīng)堆已廣泛采用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制。 華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院反應(yīng)堆控制系統(tǒng)主要功能n 功率調(diào)節(jié)(power regulating/control)：?jiǎn)?dòng)、停堆、升功率、降功率、維持穩(wěn)態(tài)運(yùn)行(steady state operation)功率水平；n 功率分布控制(Power Distribution Control)，保證反應(yīng)堆的安全性和經(jīng)濟(jì)性；n 反應(yīng)性控制(reactivity control)：抵消過(guò)剩反應(yīng)性，補(bǔ)償運(yùn)行過(guò)程中由溫度變化、中毒和燃耗(burnup)所引起的反應(yīng)性變化

18、；n NSSS(Nuclear Steam Supply System，核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)）能適應(yīng)一定的運(yùn)行暫態(tài)(operating transient)；n 運(yùn)行暫態(tài)(operating transient )或設(shè)備故障后，保持主要電廠參數(shù)在正確的運(yùn)行范圍內(nèi)，以盡量減少對(duì)反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)(reactor protection system)不必要的動(dòng)作。華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院n 控制系統(tǒng)必須在任何時(shí)刻都有安全的停閉反應(yīng)堆的能力 當(dāng)反應(yīng)堆處于冷態(tài)時(shí)，而且堆芯內(nèi)全部裝著新燃料時(shí)，其反應(yīng)性最大。在這種狀態(tài)下，一個(gè)大型壓水堆大約具有0.29的剩余(后備)反應(yīng)性。其中大體有

19、0.05要用于補(bǔ)償由環(huán)境溫度提升到運(yùn)行溫度所引起的反應(yīng)性下降；0.07用于克服氙和衫中毒；剩下的用于補(bǔ)償燃耗和其它裂變產(chǎn)物毒物以及運(yùn)行余量，因此控制系統(tǒng)的反應(yīng)性總價(jià)值至少為一0.29。n 在反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足所謂“卡棒”準(zhǔn)則要求，即當(dāng)一定數(shù)量的控制棒卡死在全提位置時(shí)，也能安全停堆。因此，壓水堆控制系統(tǒng)的反應(yīng)性總價(jià)值取為-0.32，其中-0.25是在初期由硼酸濃度控制提供補(bǔ)償，剩下-0.07由控制棒提供。因此，冷堆情況下的停堆裕度(即控制系統(tǒng)價(jià)值超過(guò)堆芯反應(yīng)性的剩余值)為0.03。但是，當(dāng)反應(yīng)堆處于運(yùn)行溫度下，這一數(shù)值將增大到-0.08。在功率運(yùn)行的過(guò)程中，該值大致保持不變，因此堆芯剩余反應(yīng)性的

20、下降大體上可以通過(guò)調(diào)整化學(xué)補(bǔ)償劑中的硼濃度而得到補(bǔ)償。華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院n 發(fā)電機(jī)與反應(yīng)堆之間的功率不平衡是以反應(yīng)堆冷卻劑平均溫度(coolant average temperature)和蒸汽壓力等過(guò)程參數(shù)(Process Parameter)表現(xiàn)出來(lái)的。n 壓水堆是一個(gè)比較慢的調(diào)節(jié)對(duì)象(controlled plant)：緩發(fā)中子(delayed neutron)效用和冷卻劑溫度效應(yīng)(temperature effect)對(duì)反應(yīng)性的快速反作用?？刂仆ǖ谰哂休^長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)間，典型的為30s或更長(zhǎng)。在大多數(shù)情況下，這一特征使操縱員有時(shí)間切換手動(dòng)控制來(lái)處理突然

21、發(fā)生的故障。n 選冷卻劑平均溫度為主調(diào)量。華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院 負(fù)荷低于15FP，可手動(dòng)控制(manual control)；高于15FP，投入自動(dòng)(automation )； (FP full power 滿功率) 負(fù)荷最大允許階躍變化(Step Change)10FP；變化后負(fù)荷100%FP； 斜坡變化(ramp change)速率=5%FP/min； 甩負(fù)荷(load-rejection)50FP80FP不引起大氣蒸汽排放閥打開、停堆或蒸汽發(fā)生器二次側(cè)安全閥打開； 反應(yīng)堆緊急停堆、汽機(jī)脫扣(turbine trip)不引起蒸汽發(fā)生器二次側(cè)安全閥打開；

22、接到緊急停堆信號(hào)(emergency trip signal)后，能在約1.5s的時(shí)間內(nèi)快速落下控制棒； 控制系統(tǒng)整定值(setting value)大部分由核功率由90FP上升到100FP的響應(yīng)來(lái)決定； 控制品質(zhì)指標(biāo)(control quality index)：功率超調(diào)量(overshoot)3%FP，冷卻劑平均溫度超調(diào)量2.5。反應(yīng)堆控制系統(tǒng)的基本要求華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院反應(yīng)堆熱功率： =nv堆芯活性區(qū)平均中子通量密度(neutron-flux density) V堆芯活性區(qū)體積 C單位換算系數(shù)

23、Ef每次裂變平均釋放出的能量，200Mev f裂變材料的微觀截面，每一個(gè)原子與中子作用的幾率 f宏觀反應(yīng)截面。它是靶核的微觀截面和單位體積內(nèi)的靶核數(shù)N的乘積fN。宏觀截面是一個(gè)中子同單位體積內(nèi)的原子核發(fā)生核反應(yīng)的平均幾率大小的量度，它等于中子在媒質(zhì)內(nèi)飛行單位距離時(shí)發(fā)生某種核反應(yīng)的幾率。 N堆芯平均單位體積內(nèi)核裂變材料的核子數(shù)= = fnfffffTnPC E NVCVPEE VsS FS FF=核反應(yīng)堆控制基礎(chǔ)華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院Pn =nv，所以對(duì)中子密度(neutron density)的控制也就實(shí)

24、現(xiàn)了對(duì)反應(yīng)堆功率的控制。而對(duì)中子密度的控制，通過(guò)改變反應(yīng)堆中活性區(qū)(core)中的反應(yīng)性(reactivity)來(lái)實(shí)現(xiàn)。核反應(yīng)堆控制基礎(chǔ)1effeffKKr-= nfffnfffPC E NVC EVVPnvEsSSFF=華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院雖然235U核裂變放出的能量中大約有10是在裂變碎片衰變過(guò)程中逐漸放出的(稱為延發(fā)能量)，但是，當(dāng)反應(yīng)堆達(dá)到穩(wěn)態(tài)功率運(yùn)行或處于功率變化不快而可以當(dāng)作一個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程時(shí)，由于前一時(shí)刻的延發(fā)能量補(bǔ)償了后一時(shí)刻的延發(fā)能量，因而可以認(rèn)為裂變釋放的能量都是瞬時(shí)釋放的。這樣，反應(yīng)

25、堆功率可以用測(cè)得的中子通量密度由(31)式得到。這里還要說(shuō)明的是，在反應(yīng)堆由運(yùn)行轉(zhuǎn)入停堆等特殊情況下，堆內(nèi)瞬發(fā)能量已可以忽略，但因延發(fā)能量的存在而有剩余功率。這種剩余功率就不能從中子通量密度的測(cè)量來(lái)得到。華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院n 點(diǎn)堆動(dòng)力學(xué)模型(point reactor neutron kinetics equations)：把反應(yīng)堆看成沒(méi)有空間度量的一個(gè)“點(diǎn)”，即反應(yīng)堆內(nèi)各點(diǎn)的中子通量密度只隨時(shí)間變化，與空間位置無(wú)關(guān)。l有效增殖系數(shù)Keff ：某一代參與裂變反應(yīng)的中子數(shù)除以上一代參與裂變反應(yīng)的中子數(shù)。l中子壽命(Neutron life time) l ：

26、在給定介質(zhì)內(nèi)中子從產(chǎn)生到由于吸收或泄漏而消失所經(jīng)歷時(shí)間的平均值。這里指瞬發(fā)中子壽命。l中子一/每代時(shí)間：定義為 =l/ Keff 。若不考慮緩發(fā)中子效應(yīng)并忽略外中子源，一代中子時(shí)間可理解為產(chǎn)生相同數(shù)目的下一代中子所需的時(shí)間。l反應(yīng)性：表征鏈?zhǔn)椒磻?yīng)介質(zhì)或系統(tǒng)偏離臨界程度的參數(shù)。華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院Keff：有效增殖因子。 和Keff反映了反應(yīng)堆中中子通量密度的變化狀態(tài)。若不考慮緩發(fā)中子效應(yīng)并忽略外中子源，反應(yīng)堆中子密度變化與反應(yīng)性的關(guān)系為：核反應(yīng)堆控制基礎(chǔ)()()()/0011effeffeffeffnT

27、dndttt TKKKdnnnndtllKnn enn errrL=L-=L=華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院經(jīng)過(guò)時(shí)間T，中子密度n將變化e倍。反應(yīng)堆周期(reactor time constant)可理解為中子密度變化e倍所需要的時(shí)間。它是一個(gè)動(dòng)態(tài)參變量，當(dāng)反應(yīng)堆功率水平不變時(shí)，周期為。只有當(dāng)功率水平變化時(shí)，周期才是一個(gè)可測(cè)量的有限值。在反應(yīng)堆啟動(dòng)或功率提升過(guò)程中，對(duì)周期的監(jiān)督十分重要，周期過(guò)小時(shí)將導(dǎo)致反應(yīng)堆失控。一般反應(yīng)堆周期不允許小于1020s。核反應(yīng)堆控制基礎(chǔ)()()()/0011effeffndeffef

28、fndtTtt TKKKdnnnndtllKnn enn errrL=L-=L=華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院即使考慮緩發(fā)中子效應(yīng)，n經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后最終表現(xiàn)為T一般稱為穩(wěn)定周期或漸近周期。反應(yīng)堆周期的嚴(yán)格定義：中子密度的相對(duì)變化率。核反應(yīng)堆控制基礎(chǔ)/000l nl n/l nl nt Tnn ennt TtTnn=+=-nTdndt=華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院反應(yīng)堆周期的大小直接反映堆內(nèi)中子增減變化速率，所以在反應(yīng)堆運(yùn)行中，特別

29、是在起動(dòng)或功率提升過(guò)程中，對(duì)周期的監(jiān)督十分重要。周期過(guò)小(或引入反應(yīng)性過(guò)大)時(shí)，可能導(dǎo)致反應(yīng)堆失控。為此，通常在反應(yīng)堆控制臺(tái)上都裝有專用的周期指示儀表以對(duì)周期進(jìn)行監(jiān)督。一般都將周期限制在30s以上。與此相對(duì)應(yīng)，堆上還裝有周期保護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)因操作失誤或控制失靈而出現(xiàn)短周期時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)即自動(dòng)動(dòng)作，強(qiáng)迫控制棒插入，以使迅速減小。如果出現(xiàn)更短的周期，則將使安全棒下落，實(shí)現(xiàn)緊急停堆。核反應(yīng)堆控制基礎(chǔ)華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院()()（ ）（ ）444/6611100001101010/ 0. 0010. 1120. 00

30、110. 120. 1/ 0. 0020261100iit Ttisi iilTsnnlltlltslTsen enbbrrb-=-L=轑晦= D=-+=+藁= 邋?中子平均一代時(shí)間（平均中子壽命）和反應(yīng)堆周期很大程度上是由緩發(fā)中子而不是瞬發(fā)中子決定的。緩發(fā)中子雖然占裂變中子份額非常小，但對(duì)反應(yīng)堆周期貢獻(xiàn)卻非常大。正是由于存在正是由于存在這些緩發(fā)中子，才使反應(yīng)堆控制成為可能。這些緩發(fā)中子，才使反應(yīng)堆控制成為可能。壓水堆核電站控制概述核反應(yīng)堆控制基礎(chǔ)華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院點(diǎn)堆模型動(dòng)態(tài)方程等效單組緩發(fā)中子的動(dòng)

31、態(tài)方程61 iiiiiiidnnCdtl pdCnCdtl prblbl=-=+=- 反應(yīng)堆內(nèi)中子數(shù)目隨時(shí)間的變化率緩發(fā)中子先驅(qū)核的濃度變化率()()()()()() n tn tC tl pC tn tC tl prblbl-=+=- &單組緩發(fā)中子近似:666i111i=iiiiiCCbbbbll=邋，n中子密度 緩發(fā)中子份額反應(yīng)性C 先驅(qū)核密度lp一代中子時(shí)間先驅(qū)核衰變常數(shù)華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院 n/l 堆內(nèi)中子總消失率 瞬發(fā)中子產(chǎn)生率 C 緩發(fā)中子產(chǎn)生率(緩發(fā)中子先驅(qū)核消失率) 緩發(fā)中子先驅(qū)核產(chǎn)生率()1-/effk nlb/effk nlnl

32、 pbb=()()()()()() n tn tC tl pC tn tC tl prblbl-=+=- &n中子密度 緩發(fā)中子份額反應(yīng)性C 先驅(qū)核密度lp一代中子時(shí)間先驅(qū)核衰變常數(shù)()1-11/effeffeffk nnknnl pl klbbrb-=華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院復(fù)習(xí)題1、壓水堆熱功率為什么能夠?qū)崿F(xiàn)有效控制？2、寫出反應(yīng)堆熱功率與中子通量密度的關(guān)系式，并分析如何實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)堆熱功率的調(diào)節(jié)。2、寫出等效單組緩發(fā)中子點(diǎn)堆動(dòng)力學(xué)方程并簡(jiǎn)述其物理意義。華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科

33、學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院( )( )( )( )( ) ()( )( )22222222261,1 (1) () (2) (3)(, ),111,1,aaiiiStStkDtrrtvtrrtttvzCffffbqlf=-抖抖=+抖=S+-S-r rr rrrrrr rr rr rr r吸收率單能中子擴(kuò)散方程：拉普拉斯算符 柱坐標(biāo)系 ：考慮緩泄發(fā)中子后的漏率產(chǎn)生率中子源項(xiàng)( )( )( )()( )( )261,1, (4)aaiiitDtttktCtffbfl=- S+-S+rrrrrrrr華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北

34、電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院( )( )( )()( )( )( )( )( )( )() ( )( )() ( )()()()261222,1,1, (5),1,2,6 (6), ,7,( )0iiaaiiiiiiiiatDttvtktCtCtittn tCtCt gktCtrBrrvfffjjbflbfjjlf=- S+-S+=-=捫S=r rr rr rrrrrrrrrr rrrrrrrrrL波動(dòng)方程()( )()()( )()() ( )() ( )()() ( )( ) ()222261,1 (8)aai iiitn t vBrdn tD B vn tvn t

35、dtkvn tCrgBtfjjjjjjbl= -= - S+-S-+r rrrrrrrrrrr華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院()()() ()() ()()() ()() ()()()()()()()2221226161,1 1(9)aaaai iiiaai iiiaDLDLdn tDB vn tvn tdtkvn tgC tdn tBkn t vdtLgC tjjjbjlbjl= - S+-S+輊= - S +-S犏=SS+S=r rr rr rr rr rr rr r華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核

36、科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院()()()()()()()()()()()()()62162212222226121 11111, 111- 1 aai iiaai iiaef fef fi iief fiiiaidn tBkn t vC tdtdn tkvLBC tdtLBvkklLBLBkdnn tC tdtlkdCn tC tdlLtblblblbl=輊= - S +-S+犏臌輊犏= S+- +-S+犏+犏臌S=+-=+=-Sg (13)華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院

37、 2222222222,1,1,110aaaaatDttktvdttn t vdnvDn t vn t vkn t vvdtdnkBDvn t dtDLLB rrrrrrrrrrrrrrrr波動(dòng)方程華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )00000 NsCl psNsNNsCsCsl psNsCsCsCNsCsl pl psNsNNsl psbrbllbblrbll+-=+=+镲眄镲镲+-=-镲镲-镲-=+ 壓水堆動(dòng)力學(xué)模型反應(yīng)性小階躍變化下中子密度響應(yīng)()

38、()()()()()()0020002002/NCl pNs l psl psssN l p sl pNl pNl p sNsl psl psN sNl psl pl psl pbllrrlbbllblrbrllblrrblbbll=輊+-+犏臌=+輊+犏臌=+-+-輊+犏臌=+-+-華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院()()()()()()()()()1212121020021212210120221/ttNl p sNsl psl psN sNl psl pl psl pAAssn tA el pl pl pAA

39、NANAAl pevvv vrb lvvlrbvvlblblrbrllblrbrlvv輊+犏臌=+-+-輊+犏臌=+-+-驏=+-= -+= -+=+=-+華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院()()()()() ()()()()() ()()()2221,221,2221,24,24120. 001,0. 0065,0. 001,0. 110. 110. 0010. 00650. 00422111l pl pl pl pl pl pl pl pl pl pll ppl plrblrbrlvrlbrbrbrvrlrlb

40、rbrblbrlrbbrrlbrrlbrrbrblrv=-+-+=-+-+-+- -揶-=?=() ()()221,2122212,l pl pl pl pl pbrrlrlbrbrbrvrlvbrbrrlbrvbr-犏犏犏犏臌禳輊镲镲犏镲镲犏-+睚犏镲镲-犏镲臌镲鉿- -?華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院()()()()()()()()()()221, 2221211200000021210200424,/sll pl pl pl pl pl pl pl pAsAsN sNl pl pNNN sNl pl pl

41、pAsNl pl pNNl pl pvlbrlbrrlrblrbrlvlrbrlbrvvvvlblbbrlbvvvlrbrlrbrlbr=-+-+=-+-驏-=桫-+-=+輊+-犏-犏+臌=-=-= -+-?()12010012120()pttttl pNANNn tA eA eeAAeNbrrlbrvvbrrbrbbrbrbr-驏+=-桫+=反應(yīng)性小階躍變化下中子密度響應(yīng)華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院=0.001，=0.0065，=0.11/s，lp=0.001slp1.1000e-0044lp4.4000e-

42、00710.021*0.019542-5.52*-5.6295A11.1818A1*1.1736A20.18182A2*0.17356華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院瞬變項(xiàng)n/n0華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院反應(yīng)性擾動(dòng)開始的瞬間,中子密度迅速增長(zhǎng)決定于瞬發(fā)中子,反應(yīng)堆周期 ，這種現(xiàn)象稱為瞬跳;很快緩發(fā)中子發(fā)揮作用,中子密度以反應(yīng)堆周期 按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。111Tbrvrl-=0l pTr()()121225/23. 025512121122112221020012110. 77120,1,

43、1tetttetA eA enTdnl pAeAedtAAANANTAAl pl pAANTvvvvvbrblrrlbrvvbrvvvvbrlrrbrbrbrbrbrvrl-+-=換-+驏+=+-換+-桫-=+=?引入的反應(yīng)性越大，周期越小反應(yīng)性小階躍變化下中子密度響應(yīng)華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院()0ttl pNn teel pTrlrbrbrbrbrb-驏-桫晦-引入的反應(yīng)性越大，周期越小當(dāng)反應(yīng)性為一個(gè)很大的階躍擾動(dòng)時(shí)，按上述類似方法可得：反應(yīng)性大階躍

44、變化下中子密度響應(yīng)華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院當(dāng)反應(yīng)性的變化接近時(shí)，由緩增變?yōu)槎冈?。?duì)應(yīng)反應(yīng)堆周期T=1/ 1急劇減小。反應(yīng)性階躍變化大小與反應(yīng)堆周期的關(guān)系112221251112211tttttA eA enTTdnAeAedtTvvvvvvvvrv+=藁+00.0020.0040.0060.0080.01-6-4-2024rhoomega omega1omega2華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院當(dāng)反應(yīng)性變化大于后，反應(yīng)堆周期接近零，反應(yīng)堆功率急劇上升失去控制，出現(xiàn)“瞬發(fā)臨界事故”。壓水堆動(dòng)力學(xué)模型反應(yīng)性大階躍變化下中子密度響應(yīng)華北電力大學(xué)

45、核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院=，瞬發(fā)臨界0，瞬發(fā)超臨界()()()()()() n tn tCtl pCtn tCtl prlbbl=+=- -&無(wú)論引入多大的負(fù)反應(yīng)性，都不能使反應(yīng)堆停堆周期小于等效單組緩發(fā)中止先驅(qū)核的衰變常數(shù)所決定的周期1/。()00,0l pttttl pNn teeNeerbrlrbrrrblbrbrbrbr=+ D=+ D+ D轉(zhuǎn)薤揶=L華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院 自調(diào)特性(Self-regulating)：核電廠負(fù)荷變化時(shí)，反應(yīng)堆靠自身調(diào)節(jié)功能使其功率達(dá)到與負(fù)荷一致的水平，產(chǎn)生新的熱平衡。華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程

46、學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院汽輪機(jī)負(fù)荷增加 PH，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降低，調(diào)節(jié)器使汽輪機(jī)閥門開度增加，蒸汽流量增加，蒸汽發(fā)生器一次側(cè)與二次側(cè)的溫差增大，換熱增強(qiáng)，進(jìn)而使一回路冷卻劑平均溫度降低，燃料溫度降低，由于負(fù)溫度系數(shù)而引入一個(gè)正反應(yīng)性，使中子密度上升，從而使反應(yīng)堆功率上升Pn。由于反應(yīng)堆功率上升而導(dǎo)致燃料溫度上升，慢化劑溫度上升，引入一個(gè)負(fù)反應(yīng)性，抵消了冷卻劑平均溫度降低產(chǎn)生的正反應(yīng)性。最后，反應(yīng)堆達(dá)到新的平衡狀態(tài)，使反應(yīng)堆功率和負(fù)荷要求一致。 0VHavffNfavmNHfmPQTTPTTPP華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院復(fù)習(xí)題(1)寫出點(diǎn)堆微分方程，并分別簡(jiǎn)述在

47、很小的反應(yīng)性階躍擾動(dòng)和很大的反應(yīng)性階躍擾動(dòng)情況下中子密度和反應(yīng)堆周期的變化趨勢(shì)。(2)壓水堆內(nèi)部效應(yīng)哪些可以忽略？(3)什么叫壓水堆的自穩(wěn)自調(diào)特性？簡(jiǎn)述壓水堆核電站在汽輪機(jī)負(fù)荷有小的變化情況下，反應(yīng)堆功率如何自動(dòng)跟隨汽機(jī)負(fù)荷。華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院壓水堆核電站穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方案(steady state operation)：反應(yīng)堆及動(dòng)力裝置在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下，以汽機(jī)負(fù)荷或反應(yīng)堆功率為核心，各運(yùn)行參數(shù)，如溫度、壓力和流量等應(yīng)遵循的一種相互關(guān)系的特性。壓水堆核電站穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方案ThTcTavTfTsFsPsPHfFw

48、Fc反應(yīng)堆蒸汽發(fā)生器汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)凝汽器給水泵主泵調(diào)速器調(diào)節(jié)閥PwPn()-pnhcFTCPT=gg()()()/2avsavhcHsTTTTPU AT=-=+ pHavMCQTDD華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院核電站輸出功率PH與蒸汽發(fā)生器一次側(cè)和二次側(cè)的溫度差有如下關(guān)系：()()()(1)/2 (2)HavssavhcPU ATTTTT=-=+ 反應(yīng)堆輸出熱功率Pn可表示為：()-(3)nphcPF CTT=gg運(yùn)行目標(biāo)： Pn0= PH0，主調(diào)節(jié)量(control variable)選擇？avHpavHpdTQMCTdPMCdtDD華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北

49、電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院選擇標(biāo)準(zhǔn)：反映堆功率與負(fù)荷二者之差的量作為主調(diào)節(jié)量。主調(diào)節(jié)量：冷卻劑平均溫度Tav，它的變化量能反映一回路和二回路之間的不平衡情況。平均溫度運(yùn)行的限制因素：n反應(yīng)堆燃料包殼的完整性；失水事故極限（規(guī)定隨著堆芯高度變化的熱點(diǎn)因子的限制）； Tav325(滿功率下Tc=293 ，Th=328.3 )n二回路蒸汽參數(shù)：壓力、溫度、流量、蒸汽干度（一般為0.2%） 理論上，蒸汽溫度Ts越高則汽機(jī)效率越高。avavHnHppTdTQPPMCMCttdtDDDD華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大

50、學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院平均溫度程序運(yùn)行方式冷卻劑平均溫度和流量保持恒定。優(yōu)點(diǎn)：1.反應(yīng)堆具有較好的自穩(wěn)自調(diào)特性; 2.冷卻劑容積變化小，穩(wěn)壓器水位幾乎不變； 3.低負(fù)荷時(shí)，隨負(fù)荷下降，蒸汽壓力上升，蒸汽發(fā)生器可存儲(chǔ)熱能。缺點(diǎn)：平均負(fù)荷每增加1滿負(fù)荷，蒸汽溫度下降0.350.45 二回路蒸汽流量和壓力變化大，對(duì)汽輪機(jī)等二回路設(shè)備不利。增加了蒸汽發(fā)生器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)和汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。僅在早期壓水堆中采用此運(yùn)行方式。()()0HavssHavssPU ATTPTTP=-疍=蘄蘄，0=avnHpavnHdTPPM CdtdTPP-=gg，華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力

51、大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院n 平均溫度與功率成線性關(guān)系0avavnTTK P=+一回路和二回路熱和機(jī)械制約之間的折衷方式。優(yōu)點(diǎn)：不至于造成對(duì)二回路系統(tǒng)、設(shè)備的限制太強(qiáng)。缺點(diǎn)：Tav變化導(dǎo)致冷卻劑比容變化，將產(chǎn)生如下后果：必須采用一個(gè)較大的穩(wěn)壓器（容積由0到100%Pn時(shí)Tav的變化決定）；一回路排出的待處理液體容量比較大；調(diào)節(jié)棒組件移動(dòng)范圍大。1.若隨功率變化的直線斜率過(guò)大，則當(dāng)負(fù)荷快速下降時(shí)，由于慢化劑的負(fù)溫度效應(yīng)，將釋放大量的反應(yīng)性，必須向堆芯深處插入控制棒組件以補(bǔ)償堆芯反應(yīng)性的增加。

52、有產(chǎn)生熱點(diǎn)的危險(xiǎn)。22001222012120 ,ssnssssFTTFPF TPPP PPP-=揶-華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院n 蒸汽參數(shù)恒定運(yùn)行方式 當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)蒸汽參數(shù)維持不變，但一回路冷卻劑平均溫度月負(fù)荷上升而上升，平均負(fù)荷每增加1%滿負(fù)荷，冷卻劑平均溫度上升0.30.4。華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院n 核電站的運(yùn)行模式是由核電站與電網(wǎng)之間的聯(lián)系方式?jīng)Q定的。由于核電站在生產(chǎn)過(guò)程中必須向電網(wǎng)輸出電能，而整個(gè)電網(wǎng)對(duì)電能的總需求是時(shí)刻都在變化的，電能在電網(wǎng)中不可儲(chǔ)存，其生產(chǎn)和消費(fèi)必須同時(shí)進(jìn)行。因此要求與電網(wǎng)相聯(lián)接的所有發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)它們的發(fā)電量，